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JAVA设计模式:享元(Flyweight)

2012-07-13

享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。 在面向对象的程序设计语言看来,一切事务都被描述成对象(Object)。对象拥有状态(属性)和行为(方法),我们将具有相同行为的对象抽象为类(Class),类可...

享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。

在面向对象的程序设计语言看来,一切事务都被描述成对象(Object)。对象拥有状态(属性)和行为(方法),我们将具有相同行为的对象抽象为类(Class),类可以被看作只保留行为的对象模板,类可以在运行时被重新赋予状态数据从而形成了对象。

在运行时,对象占用一定的内存空间用来存储状态数据。如果不作特殊的处理,尽管是由同一个类生成的两个对象,而且这两个对象的的状态数据完 全相同,但在内存中还是会占用两份空间,这样的情况对于程序的功能也许并没有影响,但如果把状态相同的同一类对象在内存中进行合并,必然会大大减少存储空间的浪费。

举一个现实中的例子,某淘宝店经营一款畅销女式皮鞋,每天需要处理大量的订单信息,在订单中需要注明客户购买的皮鞋信息,我们将皮鞋产品抽象出来:

[java]
class Shoe{

String color;//颜色
int size;//尺寸
String position;//库存位置

public String getColor() {
return color;
}

public void setColor(String color) {
this.color = color;
}

public int getSize() {
return size;
}

public void setSize(int size) {
this.size = size;
}

public String getPosition() {
return position;
}

public void setPosition(String position) {
this.position = position;
}

}

正如上面的代码所描述,皮鞋分为颜色、尺寸和库存位置三项状态数据。其中颜色和尺寸为皮鞋的自然状态,我们称之为对象内部状态,这些状态数据只与对象本身有关,不随外界环境的改变而发生变化。再来看库存位置,我们将这个状态称为对象的外部状态,外部状态与对象本身无必然关系,外部状态总是因为外界环境的改变而变化,也就是说外部状态是由外界环境来决定的。在本例中,皮鞋今天放在A仓库,明天可能放在B仓库,但无论存放在哪个仓库,同一只皮鞋就是同一只皮鞋,它的颜色和尺寸不会随着存放位置的不同而发生变化。

享元模式的核心思想就是将内部状态相同的对象在存储时进行缓存。也就是说同一颜色同一尺寸的皮鞋,我们在内存中只保留一份实例,在访问对象时,我们访问的其实是对象缓存的版本,而不是每次都重新生成对象。

享元模式仍然允许对象具有外部属性,由于我们访问的始终是对象缓存的版本,所以我们在使用对象前,必须将外部状态重新注入对象。由于享元模式禁止生成新的对象,所以在使用享元模式时,通常伴随着工厂方法的应用。我们来看下面的例子:

[java]
class ShoeFactory {

Collection<Shoe> shoes = new ArrayList<Shoe>();

Shoe getSheo(String color, int size, String position) {
//首先在缓存中查找对象
for (Shoe shoe : shoes) {
if (shoe.getColor() == color && shoe.getSize() == size) {
//在缓存中命中对象后还原对象的外部属性
shoe.setPosition(position);
return shoe;
}
}
//如果缓存未命中则新建对象并加入缓存
Shoe shoe = new Shoe();
shoe.setColor(color);
shoe.setSize(size);
shoe.setPosition(position);
shoes.add(shoe);
return shoe;
}
}

通过ShoeFactory工厂,我们每次拿到的皮鞋都是缓存的版本,如果缓存中没有我们需要的对象,则新创建对象然后加入缓存中。注意上例中对象的外部属性position是如何注回对象的。www.2cto.com

当我们在自己的业务场景中应用享元模式时,一定要注意分清对象的内部状态和外部状态,享元模式强调缓存的版本只能包含对象的内部状态。

事实上,Java中的String和Integer类都是享元模式的应用的例子,String类内部对所有的字符串对象进行缓存,相同的字符串在内存中只会保留一个版本。类似的,Integer类在内部对小于255的整数也进行了缓存。

享元模式在企业级架构设计中应用的例子比比皆是,现代大型企业级应用中不可或缺的缓存体系也正是在享元模式的基础上逐步完善和发展起来的。


作者:fancy888
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